DB3501T 011-2022 供水智能监控系统建设技术要求

供水智能监控系统建设技术要求Technicalrequirementsforconstructionofwatersupplyintelligentmonitoring2022-12-05发布2023-03-05实施I 12规范性引用文件 13术语和定义 24缩略语 25技术要求 36系统安全 附录A(规范性)数据采集信息清单 附录B(资料性)供水智能监控系统监控信息存储表结构 附录C(资料性)供水智能监控系统水力模型运行与精度要求 251供水智能监控系统建设技术要求本文件规定了供水智能监控系统的技术要求和系统安全。本文件适用于福州市供水单位从水源到供水终端供水全过程的智能监控系统的新建、升级和改造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2887计算机场地通用规范GB/T5750.11生活饮用水标准检验方法消毒剂指标GB/T15478压力传感器性能试验方法GB/T15532计算机软件测试规范GB/T17215.701标准电能表GB/T18806电阻应变式压力传感器总规范GB20815视频安防监控数字录像设备GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T22240信息安全技术网络安全等级保护定级指南GB/T27993水位测量仪器通用技术条件GB28181公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T36243水表输入输出协议及电子接口GB50016建筑设计防火规范GB50174数据中心设计规范GB/T50314智能建筑设计标准CJ/T224电子远传水表CJ/T383电子直读式水表CJ/T434超声波水表CJ/T541城镇供水管理信息系统基础信息分类与编码规则GA/T75安全防范工程程序与要求HJ/T96pH水质自动分析仪技术要求HJ/T97电导率水质自动分析仪技术要求HJ/T98浊度水质自动分析仪技术要求HJ/T99溶解氧(D0)水质自动分析仪技术要求HJ/T100高锰酸钾指数水质自动分析仪技术要求HJ/T101氨氮水质自动分析仪技术要求HJ/T102总氮水质自动分析仪技术要求HJ/T103总磷水质自动分析仪技术要求2水力模型hydraulicmodel3OPCUA:用于过程控制的对象连接与嵌入技术统架构(0bjectLinkingandEmbeddingforProcessSINR:信号与干扰加噪声比(SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)WebAPI:网络应用程序接口(WebApplicationProgrammingInterface)5技术要求5.1总体架构5.1.1供水智能监控系统应由数据采集、数据传输、数据存储、应用平台组成，如图1所示。应用应用数据监控数据资源管理数据采集设备信息关系型数据库机房基础设施数据组件数据采集明细信息时序型数据库通讯方式网关氢氮分析夜电能表变频器流量计终端用户数据采集信息远传水表管网数据采集信息「电能表永质设备变频器压力计度仪浊度仪杀氯仪取水栓图1供水智能监控系统架构图5.1.2供水智能监控系统应基于采集设备进行运行数据采集，并通过传输设备完成协议转换，利用通讯网络将数据传输并保存至数据存储内，最终通过应用平台实现数据监控、数据分析及智能服务。5.2数据采集5.2.1数据采集对象应包括水厂、管网、二次供水和终端用户四类，也可以从外部系统对接相关监测数据，数据采集的设备编码与数据编码应建立统一规则，宜满足CJ/T541、DBJ/T13-358的规定。45.2.2水厂的数据采集应包括水源、制水厂、增压泵站的采集设备，应符合下列要求：a)水源、制水厂、增压站的数据采集设备应采用电网供电；b)水源的数据采集信息宜符合附录A中表A.1的规定，制水厂的数据采集信息宜符合附录A中表A.2的规定，增压站的数据采集信息宜符合附录A中表A.3的规定。5.2.3管网的数据采集设备应进行分类管理，应符b)公称尺寸大于等于DN500且小于DN800的分区边界管网测压、测流点定义为二级监测点，安c)公称尺寸小于DN500且大于等于DN300的管网测压、测流点定义宜为三级监测点，安装在三d)公称尺寸小于DN300的管网测压、测流点定义宜为四级监测点，安装在四级监测点的压力计e)管网水质在线监测设备宜采用电网供电；g)数据采集信息宜符合附录A中表A.4的规定。5.2.4二次供水的数据采集信息宜符合附录A中表A.5的规定。数据采集设备应采用电网供电，并根据不同供水方式进行分类管理，宜符合表1的规定。表1供水数据采集设备分类管理水池(箱)水池(箱)水池(箱)电能表√√√√√√√√—√√√√√√√√√水池(箱)√ √√√√√√√√√√√√√√阀门√√√√√5.2.5终端用户的数据采集设备宜采用电池供电，数据采集信息宜符合附录A中表A.6的规定。5.2.6供水智能监控系统的主要数据采集设备应5a)远传水表应符合CJ/T224、GB/T36243、CJ/T383和CJ/T434的规定；b)流量计应符合JJG1030和JJG1033的c)压力计应符合GB/T18806和GB/T15478的规定；d)水位传感器应符合GB/T27993的e)余氯仪应符合GB/T5750.11的规定；f)浊度仪应符合JJG880和HJ/T98的规定；h)摄像头应符合GB20815的有关要求；i)硬盘录像机应符合GB20815的有关要求；j)门禁监控应符合GB/T50314、GB5001k)pH水质自动分析仪应符合HJ/T96的规定；1)电导率水质自动分析仪应符合HJ/T97的规定；m)溶解氧(D0)水质自动分析仪应符合HJ/T99的规定；n)高锰酸钾指数水质自动分析仪应符合HJ/T100的规定；o)氨氮水质自动分析仪应符合HJ/T101的规定；p)总氮水质自动分析仪应符合HJ/T102的规定；q)总磷水质自动分析仪应符合HJ/T103的规定；r)化学需氧量(CODCr)水质在线自动检测仪应符合HJ/T377的规定；5.3数据传输5.3.1数据传输设备应具备网络通信能力，支持有线和无线的通a)水厂数据采集信息宜通过专线方式传输；b)管网数据采集信息宜通过无线方式传输；c)二次供水数据采集信息宜通过有线方式传输；d)终端用户数据采集信息宜通过无线方式传输。5.3.2数据传输的协议适配应d)终端用户数据传输设备宜支持JSON、TCP自定义报文、WebAPI等方式，宜采用MQTT协议等a)应具备数据预处理能力，包括数据合规性检查、数据质量检查、数据格式处理等；b)宜具备边缘计算能力，当数据异常能立即上报数据；c)应具有通信延时和中断处理功能，配合传输设备进行完整性保护。65.4.1机房b)存储表结构宜满足附录B中表B.1的规定。75.5.2应用平台性能宜满足下列要求：a)性能测试应符合GB/T15532的有关规定；b)系统响应时间小于5s,在局域网内响应时间小于3s;c)系统平均无故障时间(MTBF)应大于200d,平均修复时间(MTTR)应小于2h;d)在线事务处理业务，平均响应时间小于4s,峰值响应时间小于5s;e)查询类业务，平均响应时间小于5s,峰值响应时间小于8s;f)在线分析类业务，平均响应时间小于10s;g)展示类业务，平均响应时间小于4s,峰值响应时间小于10s。5.5.3应用平台宜提供数据共享能力，并满足下列要求：a)数据共享的数据编码应按照CJ/T541、DBJ/T13-358进行数据交互；b)应提供对外信息共享服务接口；c)应支持二次开发接口；d)应对接口服务进行监控；e)应支持外部数据接入，实现信息共享；f)应支持对接其他业务系统数据。5.5.4数据监控5.5.4.1水厂监控子系统应符合下列要求。a)应具备运行管理和维护管理模块，具体功能分布如图3所示。图3水厂监控子系统模块与功能分布图b)应对接水厂数据采集信息。c)运行管理模块应具备下列功能：1)支持直接读取所有现场设备、仪表的实时数据，实时工艺参数采集监控；2)生成实时和历史数据曲线，具备历史数据查询；3)水厂安防视频对接应符合GB28181的要求；4)规范化数据展示效果，以字体颜色区分数据质量和报警，能区分故障报警类别。d)维护管理模块应具备下列功能：1)设备信息、故障、保养和维修管理；2)水厂备品备件、耗材、药剂和应急物资等物料管理；4)生产事件的记录功能和报表的填报与自动生成。e)应适配多终端用户的使用，桌面终端应具备运行管理和维护管理模块全部功能，手持终端应具备下列功能：1)基于厂站工艺图的厂站监控数据展示功能；85.5.4.2管网监控子系统应符合下列要求。a)应具备运行管理和维护管理模块，具体功能分布如图4所示。管网监控子系统图4管网监控子系统模块与功能分布图b)应对接管网数据采集信息。c)应对接供水地理信息系统等业务系统数据。d)运行管理模块应具备下列功能：2)基于厂站工艺图的厂站监控数据汇总展示；3)管网的压力、水质和流量等信息的实时运行监控与历史数据查询功能；4)人工设置、修改系统运行的各类参数值、报警阈值，能主动报警并区分故障报警类别。e)维护管理模块应具备下列功能：4)管网运行情况报表和年月日生产情况日统计表的自动生成和填报功能。f)应适配多终端用户的使用，桌面终端应具备运行管理和维护管理模块全部功能，手持终端应具备下列功能：3)基于厂站工艺图的厂站监控数据展示功能；4)管网调度监控采集数据的曲线图、柱状图对比展示功能；5.5.4.3二次供水监控子系统应符合下列要求。a)应具备运行管理和维护管理模块，具体功能分布如图5所示。二次供水监控子系统二次供水监控子系统图5二次供水监控子系统模块与功能分布图9b)应对接二次供水数据采集信息。c)应对接供水地理信息系统等业务系统数据。1)泵房信息基于地图服务的展示；2)泵房的设备运行状态的可视化展示及历史数据查询，展开运行数据进行同比、环比分析；3)泵房安防视频对接应符合GB28181的要求；4)门禁远程下发指令功能；5)报警功能，并能区分故障报警类别。1)巡检任务的执行全流程的办理、跟踪与追溯；2)水箱清洗任务的执行全流程的办理、跟踪与追溯；3)巡检养护工单的执行全流程的办理、跟踪与追溯；4)基于运行监控数据的应急抢修管理；5)设施的全生命周期管理；6)设施的改造计划管理。f)应适配多终端用户的使用，桌面终端应具备运行1)地图首页展示泵房信息；2)泵房及设备运行状态列表展示；3)工单处理、工单管理、工单详情；4)报警消息的记录、查看和状态查询；5)能通过短信、消息通知等方式给业务人员推送信息；6)通过扫描二维码的方式调取泵房的实时运行数据与巡检养护数据。a)应具备运行管理和维护管理模块，具体功能分布如图6所示。 b)应对接终端用户数据采集信息。c)应对接营业收费系统和表务管理系统等业务系统数据。2)远传水表生命周期的监控；3)远传水表信号质量的监控；4)远传水表厂家每日的设备抄表率统计；5)远传水表故障水表统计。e)维护管理模块应具备下列功能：1)远传水表设备注册、数据采集、数据处理、数据存储，供水量统计计算，历史数据查询；2)远传水表和远传器的对应信息管理；3)远程指令下发功能。f)桌面终端应具备运行管理和维护管理模块功能。5.5.5数据分析5.5.5.1数据分析应由水厂数据分析功能、管网数据分析功能、二次供水数据分析功能和终端用户数据分析功能组成。5.5.5.2水厂数据分析功能宜具备下列能力：a)可通过收集厂站各设备的电耗情况，对单台设备、车间及厂站进行不同维度的能耗分析；b)可通过对进水水质参数进行大数据收集，实现PAC和PAM的投加策略；c)可通过收集各工段流量数据，对生产情况进行分析；d)可通过收集各设备运行数据，对设备运行情况进行分析；e)根据工艺参数，实现次氯酸钠自动投加策略；f)根据工艺参数，实现深度处理的自动控制策略。5.5.5.3管网数据分析功能宜具备下列能力：a)根据水厂数据、增压泵站的压力和流量数据、管网测压测流点的压力和流量数据，利用管网压力分析功能，对管网供水压力进行全面概化，分析供水设施的水龄；b)根据气象信息，结合月份和历史用水量等数据，利用水量预测功能，提前预测下一时段、当日或次日的需水量，自动生成生产方案；c)提供监控设备数据质量分析。通过利用水力模型计算的模拟值与供水智能监控系统采集值的比对，辅助人员发现监控设备运行过程中存在的异常情况，实现对监控设备可靠性的评估；d)提供供水地理信息数据质量分析。通过模型计算中发现的异常信息，辅助核实地理信息系统管网拓扑及阀门信息，通过模型模拟值与实际的对比，找出存在问题的管网节点，辅助业务部门完善管网拓扑信息，更新阀门信息与状态；e)提供水质问题分析。利用管网采集数据，通过设置阈值进行水质预警，及时发现水质异常，利用水力模型计算，还原水质问题产生的问题点，预估后续可能受影响用户数量，为管道放水、应急冲洗等措施提供参考依据。5.5.5.4二次供水数据分析功能宜具备下列能力：a)建立泵房评分标准，实现泵房的自动化评分，为业务部门定制改造计划提供参考依据；b)通过对水泵运行数据的大数据分析，自动生成水泵运行评估报告，为业务部门提供后续泵房的设备选型工作提供参考依据；c)根据用水高峰期，通过智能化算法，实现泵房错峰调蓄功能；d)根据进水量及水箱水位等数据，实现水箱水龄分析，对水龄过长的水箱进行强制排水；e)根据泵房用电量数据，通过能耗分析功能，实现泵房的用电情况的评估。5.5.5.5终端用户数据分析功能宜具备下列能力：a)利用用户用水量数据，通过对用户用水历史习惯的分析，提供不同时间的数据比对分析，实现对漏水、零用水和用水突增等异常现象的及时预警，将可能存在的用水异常情况及时告知b)利用设备上传的信号强度数据，通过统计某小区的设备信号情况，辅助管理人员对设备信号质量异常及时发现和处理；c)通过用水量与水表公称尺寸对比分析，利用系统数据规律，辅助发现异常问题，改善表观漏损，提升计量准确度；d)通过对不同品牌型号远传表的故障情况进行统计分析，建立远传水表厂家评价体系；e)提供夜间最小流量分析，依据每日凌晨1:00-5:00中各级供水分区中最小的流量时刻，进行数据横向比较，评估分区的漏损情况，辅助漏损治理工作；f)提供自定义分区方案分析，汇总供水智能监控系统监控数据，自由组合各监控设备间数据逻辑关系，辅助供水分区的确认和完善。5.5.6智能服务5.5.6.1智能服务应由综合展示功能、水力模型功能、应急预案功能、供水规划方案评估和供水过程健康度评估功能组成。5.5.6.2综合展示功能宜具备多终端跨平台的服务能力。5.5.6.3水力模型运行与精度宜符合附录C的规定。功能宜具备下列能力。a)提供管道施工模拟分析。利用系统对各类操作进行定量评估，通过水力模型计算，评估操作前后管网压力的变化、发生流向变化的管道、停水区域的范围等。辅助施工人员制定计划性停水方案。b)提供管道爆管分析。通过水力模型计算，生成阀门调控方案，给出爆管发生时、关闭阀门后对管网压力、受影响用户数量、停水水量等。为控制最小的停水区域，提供参考依据，停水后造成的影响做出预判，提前通知可能受影响的用水用户。c)提供水厂供水模拟分析。利用供水智能监控系统监控数据，通过模拟供水曲线、供水量、关阀启闭、管网拓扑等参数，模拟水厂投产、停产、降压供水等不同情况下，对供水压力的影响，在不同工况下进行供水影响分析，对产生的压降区域进行前后对比，辅助投产过程中的工况控制和阀门启闭。5.5.6.4应急预案功能宜具备应急预案编辑、执行、跟踪、协同等能力。5.5.6.5供水规划方案评估功能宜具备利用供水智能监控系统的监控数据，对现有管网供水情况进行分析及模拟变更供水管线后的压力、流量情况的能力。5.5.6.6供水过程健康度评估功能宜具备对水厂运行的健康度、增压泵站运行的健康度、管网运行的健康度进行综合评估的能力。6系统安全6.1一般要求6.1.1系统安全按防护对象可分为设备、网络、应用、数据四个层级。6.1.2系统的安全等级保护定级及实施应符合GB/T22240的规定。6.1.3系统的安全等级保护应符合GB/T22239中对应级别的规定。6.2其他要求6.2.1设备安全数据采集信息上报周期11位小数℃21位小数无量纲31位小数4电导率56789COD(耗氧量)总磷综合生物毒性(发光菌)数据采集信息上报周期1取水泵房水温(取水口)1位小数℃/2pH值(取水口)无量纲/3溶解氧(取水口)1位小数/4电导率(取水口)/5浊度(取水口)/6水源地水位(取水口)m/7/8原水瞬时流量(取水口)/数据采集信息上报周期9取水泵房原水累计流量(取水口)/吸水井水位m泵前压力/出水压力/原水瞬时流量(厂区)/原水累计流量(厂区)m///实时//电机电度/电机功率/电机频率/电机电压V/电机电流A///实时//阀门开度/1净水车间m2m3/4/5/6/7/8/9总加氯实际投率/高分子投率////出厂水pH值无量纲/数据采集信息上报周期净水车间出厂水浊度出厂水游离氯/出厂水总氯///实时//阀门开度/1m/2吸水井水位皿/3泵前压力/4出厂压力/5出厂水瞬时流量/6出厂水累计流量7//实时/运行、停止、8阀门状态/实时9电机电度/电机功率/电机频率电机电压V/电机电流A//实时/1/2/3/4/5/6/7/8炭砂滤池出水浊度/9无量纲///实时//1干化车间/数据采集信息上报周期2干化车间/3m/4/5m/6/7/8/9/沉淀池排泥时间S///实时//1配电车间/2/3/4/5//6断路器状态//实时//7//实时//8总电度/数据采集信息上报周期1进水压力2/3/4/5/6m/7出水压力/8出水瞬时流量/数据采集信息上报周期9出水浊度/出站水游离氯/出水电机电度/出水电机功率/出水电机频率/吸水井水位m///实时总电度/数据采集信息上报周期1(一级监测点)压力时间可调/1(二级、三级监测压力时间可调/1(四级监测点)压力时间可调/1(一级监测点)累计流量时间可调/2瞬时流量时间可调/1(二级、三级监测累计流量时间可调/2瞬时流量时间可调/1(四级监测点)累计流量时间可调/2瞬时流量时间可调/数据采集信息上报周期1在线水质/2/31位小数min,时间可调℃/4无量纲/1栓累计流量1位小数/2瞬时流量1位小数/3压力/4电压1位小数V/数据采集信息上报周期1电能表A/2V/3无量纲/4/5累计有功电能/1电机电流A/2电机电压V/3/4电机电度/5无量纲/6//实时/状态：手动/自动7//实时止8//实时障9本次运行时间1位小数/数据采集信息上报周期累计运行时间1位小数/瞬时出水流量/累计出水量//水泵干转(水源故障)/实时障1/2电流1位小数A/34/实时/障1进水管道压力/2出水管道压力/3压力/4出水管超压报警/实时/障1水池(箱)/23/m时，采集高液位位4m/5/实时/警6//实时/警7自动清洗状态/止8自动清洗状态故障//障9//止1位小数h/数据采集信息上报周期水池(箱)//实时/闭/实时/闭//实时/警1在线水质/2/3无量纲/4电导率/51位小数℃/11位小数℃